Bereits seit mehr als einem Jahr betreibe ich in meinem DELL Poweredge Server Intel SSDs des Typs D3S4510, mit welchen ich sehr zufrieden bin. Jetzt bot sich die Möglichkeit, weitere Produkte dieses Herstellers genauer anzusehen.
Die Intel SSD DC P4510 ist eine SSD im 2,5 Zoll Format bei 15 mm Bauhöhe mit PCI-Express Anbindung. Sie wird also nicht, wie im 2,5 Zoll Format meist üblich, per SATA angeschlossen, sondern über eine Schnittstelle, welche dem SAS Anschluss ähnelt. Dieser sogenannte U.2 Anschluss SFF8639 wird meist per miniSAS HD Stecker mit dem Mainboard oder Controller verbunden. Die Anbindung erfolgt mit PCIe NVME Gen3.1 x4 und so sind, analog zu den bekannten M.2 NVME SSDs, circa 3900 MB/s ohne Protokoll-Overhead erreichbar.
Intel verwendet bei diesem Modell den 64-Layer 3D TLC NAND sowie einen XXXX Controller und gibt damit eine Haltbarkeit von 13,88 PBW6 beim JESD219 Workload Test an. Zusammen mit einer MTBF von zwei Millionen Stunden und einer UBER von 1 fehlerhafter Sektor pro 10^-17 gelesenen bits, kann man so von einem hochwertigen Enterprise-Produkt ausgehen.
Test-System
Core i5 Gaming PC
Als Test-System kommt ein selbst gebauter Spiele PC zum Einsatz.
Im Thermaltake F51 Gehäuse befinden sich sechs 3,5“ Schächte mit HDD Trays zur Aufnahme von Festplatten. Vor den HDD Schächten sind zwei 120 mm Lüfter montiert, welche mit ihrem direkten Luftstrom für ausreichende Belüftung der HDDs sorgen. Hier kann die SSD im direkten Luftstrom gekühlt werden. Da ein Intel Z390 Mainboard nicht über die benötigte Schnittstelle verfügt, habe ich diese über Adapter bereit gestellt. Diesen musste ich erstmals erwerben, da ich vorher noch keine U.2 SSD testen konnte. Die Kombination aus M.2 Adapter Delock M.2 Key und dem Delock Cable SFF-8643->U.2 SFF8639 ist zwar mit 90 Euro nicht besonders günstig, hat aber seinen Dienst hervorragend verrrichtet. Für zukünftige Projekte wird dieser Adapter auf dem C236A Workstation von MSI verbleiben. Bei diesem Test habe ich mich aber für ein Z390-Mainboard entschieden, da hier leistungsstärkere Komponenten verbaut sind.
Als Betriebssystem kommt ein Windows 10 Pro zum Einsatz. Da ich immer auf den aktuellen Patchstand achte, kann es zu einem späteren Zeitpunkt zu geringen Abweichungen kommen.
| Prozessor | Intel Core i5-9600K |
| Mainboard | MSI MPG Z390 Gaming Pro Carbon AC |
| Grafikkarte | MSI Geforce GTX 980TI Gaming 6G Golden Edition |
| Arbeitsspeicher | 16GB Patriot Viper RGB DDR4 3200@3466 |
| Chipsatz | Intel Z390 |
| Adapterkarte | Delock Adapter M.2 Key M > SFF-8643 NVMe |
| Netzwerkkarte | Intel i219 |
| System Festplatte | Seagate BarraCuda SSD 500 GB |
| Betriebssystem | Windows 10 Pro 1909 |
Durchführung – Teil 1
Lieferumfang und technische Daten
Die SSD kam gut verpackt in antistatischer Folie an. Hier folgen die technischen Daten im Überblick, verglichen mit einer kleinen Auswahl marktüblicher SSDs:
| Hersteller | Intel | |
| Serie | DC P | |
| Typ | DC P4510 | |
| Kapazität | 8 TB | |
| Max. IOPS Random R / W | 641800 / 134500 | |
| Zugriffszeit R / W (µs) | 77 / 18 | |
| NAND-Flash-Speicher | 64Layer 3D-TLC NAND | |
| Controller | siehe unten | |
| Nicht korrigierbare Lesefehler pro gelesenen Bits | 1 pro 10E17 | |
| Übertragungsgeschwindigkeit Lesen | 3200 MB/s | |
| Übertragungsgeschwindigkeit Schreiben | 3000 MB/s | |
| Übertragungsstandard | PCIe Gen3 x4 NVME | |
| Energieverbrauch Betrieb/Leerlauf/Sleep | 15 W / 5 W / – | |
| Gesamtschreibleistung (JESD219 Workload) | 13,88 PBW6 | |
| MTBF | 2,000,000 h | |
| Garantie | 5 Jahre |
Detaillierte Bilder
Das Etikett der SSD auf der Vorderseite.
Die Unterseite der SSD. Der Boden hat auch Kühlfunktion.
Die SSD ist mit 15 mm doppelt so hoch wie eine Standard-SSD.
Auf dem Bild mit dem U.2 SFF8639 Anschluss lässt sich sehr gut erkennen, dass er, im Vergleich zu einem normalen SAS Anschluss, noch weitere Pins auf der Erhöhung besitzt und somit nicht kompatibel ist.
Da diese SSD eine Leihgabe von Intel ist und keine offensichtlichen Möglichkeiten bestehen, die SSD zerstörungsfrei zu öffnen, habe ich an dieser Stelle auf das Öffnen verzichtet.
Durchführung – Teil 2
Energieverbrauchsmessung
Um die Herstellerangaben für den Energieverbrauch nachzuvollziehen, steht mir das Testsystem aus meiner Tätigkeit bei Hardwareluxx.de zur Verfügung, welches ich dankenswerter Weise auch für den FireblsBlog nutzen darf.
Für eine umfassende Leistungsmessung sollte die Versorgung mit 5 V und 12 V betrachtet werden. Wie die Art der Messung bereits erahnen lässt, benötige ich Strom und Spannung, um daraus die Leistung zu errechnen. Eine Möglichkeit wäre es, mit einem Multimeter die Spannung zu messen und mit einer Strommesszange den Strom.
Hier könnte man die Messgeräte auf die Erfassung des Durchschnittswerts einstellen und erst die 5-V-Schiene und danach die 12-V-Schiene aufnehmen. Hierdurch lässt sich aber weder der Anlauf darstellen, noch eine genaue Aussage treffen, wie sich die Werte über die Zeit verhalten.
Mit einem Vierkanaloszilloskop kann ich alle vier Messungen gleichzeitig durchführen und in Abhängigkeit von der Zeit darstellen.
Dazu verwende ich das digitale RIGOL DS1054Z Vierkanalspeicheroszilloskop inklusive Speichererweiterung sowie zwei Rigol-Tastköpfe und zwei Pico-Strommesszangen mit integriertem Spannungswandler zum direkten Anschluss an das Oszilloskop.
Ich führe insgesamt vier Messungen durch:
Zuerst wird die Leistungsaufnahme beim Einschalten aufgezeichnet. Für eine SSD ist dieser Test zwar nicht so relevant, jedoch führe ich ihn der Vollständigkeit und Vergleichbarkeit halber dennoch durch.
Weiterhin führe ich eine Messung im Idle durch. Die SSD wird hier nicht bewusst von mir angesprochen, jedoch befindet sie sich in Betriebsbereitschaft.
Danach wird eine Messung bei Betrieb durchgeführt. Es werden 80 GB an Daten in Form des aktuellen Windowsimages 1809 in mehrfach kopierter Ausführung am Stück übertragen. Hier muss ich, im Gegensatz zum Festplatten Testparcour, die Größe der Testpakete erhöhen. Die üblichen 50GB wären in zu kurzer Zeit weggeschrieben. Das Verzeichnis, aus welchem die Images kopiert werden, lässt circa 800MB/s Kopierrate zu, so lässt sich die elektrische Leistungsaufnahme bei niedriger Last gut darstellen.
Zum Schluss gibt es einen Mitschnitt, welcher während der ATTO-Messung angefertigt wurde. Während den Testläufen von 1 MB bis 64 MB Paketgröße, konnte ich die höchste Leistungsaufnahme nachvollziehen.
Alle vier Messungen dauern jeweils etwa 1 Minute und werden mehrfach wiederholt. Das Oszilloskop gibt uns einerseits den visualisierten Spannungsverlauf, aber auch eine Auswertung der Hoch- und Tiefpunkte sowie der Durchschnittswerte an. Über die MATH-Funktion des Oszilloskops kann ich mir auch gleich die Leistung für die 12 V-Schiene hochrechnen lassen, nämlich durch Multiplikation der entsprechenden Kanäle. Im Anschluss an die Messung können die Daten mit einem USB-Stick abgeholt und aufgearbeitet werden. Eine Steuerung der Messung und Bildausgabe über den integrierten RJ45 LAN-Anschluss ist ebenso möglich. Der Elektrotechniker dreht jedoch lieber an Reglern und drückt Knöpfe :).
Legende zu den Messungen:
Kanal 1 (gelb) stellt die Spannungsmessung 12 V bei einer Darstellung von 10 V je Kästchen dar. Kanal 2 (türkis) stellt die Spannungsmessung 5 V bei einer Darstellung von 5 V je Kästchen dar. Kanal 3 (rosa) stellt den Stromverlauf auf der 12 V Schiene dar, bei einem Verhältnis von 2 A je Kästchen. Kanal 4 (blau) stellt den Stromverlauf der 5 V Schiene bei einem Verhältnis von 1 A je Kästchen dar. Der mit MATH gekennzeichnete Kanal stellt das Produkt einer Multiplikation von Kanal eins und drei dar, also die Leistung auf der 12 V Schiene. Für 5 V müssen wir diese Berechnung von Hand durchführen. Da das Oszilloskop uns eine .csv Datei mit allen Messwerten erstellt hat, ist das kein Problem.
U ist die Bezeichnung für Spannung und wird in Volt (V) angegeben. I ist die Bezeichnung für Strom und wird in Ampere (A) angegeben. P ist die Bezeichnung für die elektrische Leistung und wird in Watt (W) angegeben.
Messung 1 Anlauf
Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert.
| Kanal | Max | AMP1 |
| U 12V | 12,0 V | 11,90 V |
| U 5V | 5,20 V | 4,99 V |
| I 12V | 1,36 A | 1,04 A |
| I 5V | 0,08 A2 | 0,00 A |
| P 12V | 16,0 W | 27,2 W |
| P 5V | 0,40 W2 | 0,00 W |
1Spannungswert zwischen dem Mittelwert der oberen Signalformdachschräge und dem Mittelwert der unteren Signalformdachschräge. Dieser gibt uns eine bessere Interpretation der Ergebnisse im hohen Wertebereich, da so die höchsten Spitzen mathematisch geglättet werden.
2Vermutlich Messfehler innerhalb der Messtoleranz des Messgeräts.
Wie bereits beschrieben, führe ich diese Messung nur der Vollständigkeit und Vergleichbarkeit halber auf.
Messung 2 Idle
Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert.
| Kanal | Durchschnitt | |
| U 12V | 11,9 V | |
| U 5V | 5,00 V | |
| I 12V | 0,323 A | |
| I 5V | 0,0 A | |
| P 12V | 3,49 W | |
| P 5V | 0,00 W |
Bereits im Leerlauf ist gut zu erkennen, dass die DC P4510 ausschließlich über 12 V versorgt wird.
Messung 3 Kopieren
Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert.
| Kanal | Max | Durchschnitt |
| U 12V | 12,8 V | 11,9 V |
| U 5V | 5,20 V | 5,00 V |
| I 12V | 1,52 A | 0,375 A |
| I 5V | 0,08 A2 | 0,0 A |
| P 12V | 17,6 W | 4,09 W |
| P 5V | 0,4 W2 | 0,0 W |
Wie beabsichtigt, wird die SSD während dieses Testlaufs nur teilweise beansprucht. Die 80 GB bei 800 MB/s zu schreiben, stellt die DC P4510 nicht vor eine Herausforderung.
Messung 4 ATTO 1 MB bis 64 MB
Nachfolgend sind die Ergebnisse interpretiert.
| Kanal | Max | Durchschnitt |
| U 12V | 12,8 V | 11,9 V |
| U 5V | 5,40 V | 5,00 V |
| I 12V | 1,84 A | 0,817 A |
| I 5V | 0,12 A2 | 0,0 A |
| P 12V | 21,6 W | 9,38 W |
| P 5V | 0,648 W2 | 0,0 W |
Wie bereits angedacht, ist dieser Test gut geeignet, um zu zeigen, was diese SSD in der Lage ist, an elektrischer Leistung aufzunehmen. Über 20 W sind Werte, welche noch nicht mal moderne Helium-Festplatten mit bis zu neun Plattern verursachen können. Wenn man jedoch mit einbezieht, wieviele Festplatten im Raid benötigt werden würden, um 3 GB/s sequentielle Transferrate zu erreichen, relativiert sich dieser Wert wieder. Aufgrund der gegebenen Wärmeentwicklung ist eine aktive Kühlung der SSD erforderlich.
Benchmarks
Die DC P4510 musste sich auch diversen Benchmarks unterziehen. Nachfolgend sind die Ergebnisse aufgelistet.
Chrystal Disk Mark 6.0.2
Chrystal Disk Mark 7.0.0
ATTO Disk Benchmark 4.00.0f2 (Byte/s)
ATTO Disk Benchmark 4.00.0f2 (IO/s)
AS SSD Benchmark 2.0.6821.41776 (1 GB)
Diese Messung ist Teil der üblichen Leistungsmessung.
AS SSD Benchmark 2.0.6821.41776 (3 GB)
Wärmeentwicklung
Während der Testläufe befand sich die SSD, wie zu Anfang bereits beschrieben, direkt vor den Lüftern des Gehäuses. Dennoch erreichte das Laufwerk Temperaturen von bis zu 52°C. Ein Betrieb ganz ohne Kühlung ist somit nicht empfehlenswert. Dies ist auch ein weiterer Grund, warum extra U.2-NVME-Slots sich in Servern nur noch selten sehen lassen. Für 2,5-Zoll-SAS-Laufwerke gibt es genaue Vorgaben zur erzeugten Abwärme, damit daraufhin die 1-HE- und 2-HE-Gehäuse kühlungstechnisch dimensioniert werden können. Eine Front, wie zum Beispiel beim DELL Poweredge R740xd mit 24 mal 2,5-Zoll-Festplattenschächten, wäre vermutlich mit 24 U.2-SSDs nicht zu kühlen, meiner Meinung nach.
Fazit
Der Test der Intel DC P4510 mit 8 TB Kapazität war äußerst interessant. Zum einen hatte ich noch nie eine so große SSD im Test und zum anderen noch nie eine so hochpreisige Version. Mit aktuell ca. 2800€ muss man zwar tief in die Tasche greifen, man erhält jedoch auch 8 TB Speicherplatz, welche mit 3 GB/s beschrieben werden können. 1735 Mal kann die DC P4510 gemäß Spezifikation vollständig beschrieben werden, was bedeutet, dass wir die SSD fast täglich einmal vollschreiben könnten.
Intel bietet für die Data Center SSDs das Intel SSD Data Center Tool (Intel SSD DCT) auf seiner Website an. Damit kann die SSD überwacht werden und es können Firmwareupdates durchgeführt werden. Man kann hier also von einem vollwertigen Enterprise-Produkt sprechen, was definitiv keine Wünsche offen lässt.
Eine tolle SSD, welche nach dem Test leider wieder zu Intel zurückkehren musste 🙂